城市轨道交通通信系统升级改造中的兼容性问题

丛黎伟

（北京京城地铁有限公司，北京 100020）

0 引 言

通信系统是确保城市轨道交通正常运营的重要一环，因此其质量、功能等要素需要相关单位形成高度的关注。就目前的实际情况来看，城市轨道交通通信系统的使用年限通常在10～15年左右，但随着相关技术的不断改进和更新，以往的通信系统设备已经越来越难以适用于现阶段的轨道交通运营，对其实施改造升级成为必然。

1 城市轨道交通通信系统改造升级的原因

现阶段城市轨道交通通信设备的改造升级原因通常包括设备使用年限、技术发展、服务质量、运力运量以及线路建设等。

（1）由于城市轨道交通通信设备在使用年限方面是固定的，当超过使用年限之后，相关设备往往难以满足实际的运营需求，因此需要针对其实施改造和升级。

（2）从技术的角度来看，部分设备尽管其仍然处于使用寿命之内，但相关城市的轨道交通在运营过程中需要更为先进的通信技术，导致相关设备难以有效地应用于现阶段的轨道交通运营之中。

（3）从城市轨道交通的服务运营质量层面来看，当相关城市的轨道交通线路具有较强的服务质量提升需求，而现阶段的部分设备无法满足这一需求的情况下，则有必要对设备和系统进行升级，如自动售票及检票技术能够促进轨道交通系统在整体的运营服务质量方面得到有效的提升。为了适应这一需求，不仅需要对现阶段的各类设备进行改造，也需要对传输系统进行改造，从而保障信号的有效传输。

（4）在我国城市化的大背景下，城市人口也呈现出较为显著的增长趋势，人们对轨道交通的需求也逐渐增大。为了保障轨道交通的运力能够满足城市发展需求，相关地区有必要进行一定程度的轨道交通通信系统升级改造。

从上述的情况来看，轨道交通通信系统的升级改造是城市发展过程中的必然，同时具体的改造原因通常也较为多样化，在实施改造升级的过程中有必要把握具体的原因，拟定针对性的改造方案[1,2]。

2 传输系统的兼容性问题

在当前的城市轨道交通通信系统升级改造的过程中，为了降低成本，相关的工作往往是在既往通信系统设备的基础上进行其他新技术的应用，实现对设备功能的拓展与升级，一方面能够降低改造升级工作的成本消耗，另一方面也能够保障改造升级工作的效率。但同时需要认识到的是，在进行设备的改造升级过程中难以保证对同一品牌产品的长期应用，且相关产品和系统具有较为快速的更新换代时间，不同阶段、厂商的产品通常难以有效兼容，最终将极大地影响到城市轨道交通通信系统改造升级的质量，不利于城市轨道交通的正常稳定运营[3,4]。在面对兼容性问题的过程中，相关单位应当重视对产品的辨识与选择，减少产品和系统之间的接口，从而推动相关产品的可靠性得到提升。

以现阶段城市轨道交通传输系统的改造与升级为例，为了确保相关系统具有较强的兼容性，在进行改造的过程中如果进行同品牌的设备使用，则可以根据实际情况在控制中心进行传输设备的增设，将增设的传输设备与当前所采用的设备以同步传输模块N级（Synchronous Transport Module Level N，STM-N）光接口进行互通，从而可以在一定程度上保证系统兼容性。而如果相关改造工作之中，相关单位由于客观因素影响而无法选用同品牌和同规格的设备，在进行改造升级的过程中则需要根据情况重新制定兼容方案。以分组传送网（Packet Transport Network，PTN）设备和多业务传送平台（Multi-Service Transport Platform，MSTP）设备的兼容和互联为例，通过将轨道交通的各个站点业务在控制中心落实方案，保证各个站点业务相互之间保持相对的独立，从而可以在一定程度上起到保证兼容的作用，然而这这种方法之下也存在不利于故障定位、排除移机设备的日常维护等劣势。

两种互联方案的优缺点如表1所示。而通过PTN内置同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）网关单板的方式，则能够确保整体的管理、维护等工作的有效统一，但该技术当前仍然处在发展阶段。此外也可以应用基于SONET/SDH的包交换（Packet Over SONET/SDH，POS）单板透传技术，该技术需要以PTN报文穿越SDH/MSTP中间网络，PTN作为MSTP的客户层，PYN层面实现端到端特性，远端需要采用相应的设备来对报文进行解封装。整体而言，当前在PTN与MSTP互联的解决方案之中具有落地对接、POS透传和PTN网关单板等一系列解决方案，相关方案在轨道交通的通信系统改造升级过程中各有优势，相关单位的改造升级工作需要针对实际的情况和需求来进行具体落实。

表1 MSTP与PTN互联方案的优缺点对比

3 视频监控系统兼容性问题

视频监控系统是当前轨道交通通信系统中的重要一环，通过视频监控系统能够实现对相关设备、人员等的有效调配，从而保障城市轨道交通运营的有效性。但在现阶段的视频监控系统改造过程中，相关单位需要面对各个设备和系统平台整体同一性不强的问题。由于相关系统与设备通常并非同一厂家提供，因此在实际改造阶段这种问题往往较为突出，整体上不利于城市轨道交通视频监控系统的改造与升级。在这种情况下，相关单位应当深入地分析现阶段轨道交通视频监控系统的现状，并制定与之对应的改造方案。

就具体情况而言，在相关设备符合《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》（GB/T 28181—2011）的前提下，相应的设备往往可以实现互联，不需要制定过于复杂的解决方案。而在相关的标准之外的系统平台要实现互联目标，则需要针对当前的改造需求进行与之相对应的网关设备开发，依托设备来进行协议转换和视频流的转换，达到兼容效果。对于监控域，在保证兼容的前提下进行改造的过程中，可以通过应用开放型网络视频接口来进行具体的兼容性改造，在这种方法之下，可以较为充分地保障末端设备，如视频流、控制信令、配置数据等数据的有效互通。为了解决改造之后视频的解码等问题，相关单位可以采取二次编码技术等措施，针对存在不同协议标准的视频流进行编码和解码，实现良好的改造效果。

以实际的改造为例，如部分城市在解决新建车站与原有轨道交通车站视频监控系统互联互通的过程中，可以依托会话初始协议（Session Initialization Protocol，SIP）网关的媒体网关、控制协议网关将新建车站的监控终端、流媒体服务器、视频服务器与解码器，与原有车站的视频服务器和流媒体服务器进行互联，在这种方式之下能够保证相关视频监控系统最大程度的兼容，从而保障轨道交通的整体改造升级效果。城市轨道交通新增视频监控系统方案如图1所示。

图1 城市轨道交通新增视频监控系统方案

4 专用无线通信系统兼容性问题

现阶段相关城市轨道交通在专用无线通信系统方面主要采用泛欧集群无线电调度系统或者长期演进技术（Long Term Evolution，LTE）系统。这两种产品属于不同的厂商，在实际的改造过程中通常会面对系统之间的不兼容问题，尤其是泛欧集群无线电系统，相关厂家之间针对接口协议相互不开放，因此要实现兼容较为困难，现阶段进行互联互通的主要解决措施是通过空中接口的方式来实现。要解决这一问题，相关单位在实施改造升级的过程中可以通过第三方在控制中心或线网中心进行智能无线网关开设的方法来实现。从功能上来看，智能无线网关在实际的应用过程中具有系统间的单呼组呼、短消息、紧急呼叫等功能。同时智能无线网关的组成也相对较为简单，其组成设备主要包括相关的集群桥接中心和互联网关等设备。其中集群桥接中心在实际的应用过程中可以针对相应的泛欧集群无线电用户所具有的移动性进行有效的管理，而当相关用户注册至以往的系统之后，集群桥接中心则可以通过对新线交换中心传输的通知进行收取，从而了解到相关用户进入到其他网络之中。在此基础上，集群桥接中心则可以应用用户的号码对用户进行登记，从而将用户与系统之间的对应关系和联系进行有效的构建。而互联网关则需要在对方基站服务信号所覆盖的区域进行有效的安装，该设备在应用过程中可以对相应基站的信息进行检测，在对这些信息进行全面检测之后，则可以将其传输至集群桥接中心，从而实现对相关数据的更新。在特定的情况下，互联网关也可以将两个系统之间的呼叫进行对接。互联网关在组成方面主要由相关的控制设备、泛欧集群反向信道机共同组成，其与桥接中心采用IP/E1连接，在这种方式之下与相关原有系统的基站作为不同系统之间的连接通道来发挥作用。

5 其他子系统的兼容问题

在现有的轨道交通通信系统之中，相关的子系统包括调度电话系统、公务电话系统、乘客信息系统等，这些系统在推进改造的阶段通常也会面临不同的兼容性问题。

（1）在专用电动电话系统的改造过程中，为了确保系统整体的兼容性，相关单位可以通过对轨道交通的控制中心和车站进行相应的主系统、分系统设置的方式来保证功能及兼容性的实现[5-7]。对于不同制式的系统实施改造的过程中，为了确保相关系统之间的有效互联和兼容，相关单位可以采取增加调度服务器的方式来进行互连。在进行相关系统改造的过程中，由于调度电话系统所应用的相关设备在成本方面通常较为低廉，因此相应的改造工作可以采取进行全线设备更换的方式来实现改造的目标。此外，也可以通过在新建设的轨道交通车站进行相应的交换机设置等方式确保对车站的有效调度。

（2）在公务电话系统改造的过程中，新增系统与原有的系统之间如果采用的设备是程控交换设备，则在改造过程中可以通过应用2M数字中继技术来确保相关系统之间的有效互联。此外尽管相关单位当前所使用的设备和系统有部分存在多个厂家所生产，软交换电话系统也通常应用SIP协议的情况，然而由于当前相关协议和标准化仍然处于统一和推进的过程中，因此相关单位在改造阶段针对调度业务功能和多媒体功能等仍然需要对接口进行进一步的标准化处理。

（3）在面对乘客信息系统改造方案的阶段，相关单位和人员应当在改造升级的过程中对具体城市的情况进行把握。针对当前已经进行了比较完善的线网编播中心建设的城市，在改造过程中需要进行对IP地址、直播补包等工作的统一规划和部署，同时在实施改造的过程中也需要对相关城市正在使用的信号系统、广播系统等的接口进行全面考量，充分保障兼容性[8-10]。

6 结 论

随着城市的不断发展，城市轨道交通的重要性日益凸显，以往所使用的城市轨道交通通信系统在有效性和安全性等方面已经难以充分满足实际需求。针对这种现象，相关单位需要采取合理的措施对现阶段的城市轨道交通通信系统进行改造。该过程中需要认识到，受客观因素的影响，相关轨道交通通信设备在型号、品牌等方面会存在较大的兼容性问题，为了防范其可能对实际工作开展造成的影响，相关单位在工作之中必须对实际情况进行有效把握，并采取针对性措施进行轨道交通通信设备的优化升级。